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中国芯 | 国产CPU简介

原创 Tank 2020-10-21
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01 写在开始

中兴和华为的遭遇,让我们深刻的认识到了芯片的重要性。

对于种种的“卡脖子”情况,我国的芯片发展之路难在哪里?

02 技术痛点

CPU是一种数字芯片,是众多芯片中的一类。

  • 1959年,Jack Kilby用实验验证现代电子工业的第一个用单一材料制成的集成电路诞生了,代表着早在60多年前,诞生了世界上第一颗芯片。

  • 1971年,世界第一款商用CPU是Intel 4004,它拥有2300的晶体管、采用10微米工艺。

芯片的设计和软件开发类似,作为实体硬件后续还需要进行制造和封装。

简单来说芯片的制造分为以下3个过程,当然实际的流程要比这复杂得多。

  • 芯片设计

  • 芯片制造

  • 芯片封测

对于第一阶段芯片的设计,目前已经不再是难事。

在第二阶段,光刻作为制造的核心环节,光刻机是制造中必不可少的精密设备,光刻机的工艺水平与芯片的性能挂钩,正是这一项工艺一直卡了住了我们的“脖子”。

我国芯片的发展与国际最大的差距不是设计,而是在制造,目前的在制造工艺上相对落后。

今年上海微电子技术公司完成了22nm光刻机的研制工作,预计2021年交付,对于我们是件很振奋人心的事情,因为上一代还是90nm,但我们也要清醒的意识到目前在全球备战3nm了。

03 芯片,行骗?

不仅是技术上的难题。

国家在大力支持的同时,也有些企业在其中起了歪念头,从芯片到“行骗”,空手套白狼。

感兴趣的伙伴可自行科普“武汉弘芯事件”。

04 国产CPU厂商

目前我国已有众多的CPU厂商,这里将常见的CPU厂商进行简单整理,见图2(图片内容由兴业证券经济与金融研究院整理)。
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图1 国产CPU厂商概览

x86架构

  • 兆芯

2013年成立的国资控股公司,与威盛(VIA Technologies)合作。生产的芯片应用于电脑整机、笔记本、一体机、云终端、服务器和嵌入式计算平台等产品的设计开发。

  • 海光

中科曙光和AMD合作成立合资公司,相当于AMD的阉割版产品,性能上比AMD稍差。客户主要为国内服务器厂商。

ARM架构

ARM在生态上相比x86稍显逊色、但比其他架构要完整,关键是不存在卡脖子风险,开源软件几乎都支持ARM。

  • 鲲鹏

鲲鹏芯片由华为自主研发和设计,我们所熟悉的鲲鹏920处理器是华为在2019年1月发布的,在国产化中占据了关键的位置。

  • 飞腾

飞腾CPU由国防科技大学研究团队创造,起步于1999年。目前是国资比例最高(CEC通过中国长城控股)的国产CPU企业,是聚焦国家战略需求和重大项目的CPU国家队。目前已覆盖桌面、服务器和嵌入式等领域的完整产品线。

MIPS架构

  • 龙芯

龙芯起步于中科院计算所、是中科院计算所自主研发的通用CPU,采用自主LoongISA指令系统,龙芯的特点是自研程度相对彻底,但在性能略有欠缺。

Alpha架构

  • 申威

申威技术来源于DEC的Alpha 21164。自主性好,主要用在超算领域、如太湖之光,目前生态不完整。

POWER架构

  • 中晟宏芯

中晟宏芯已拿到IBM服务器处理器芯片Power 8芯片架构和指令系统的永久授权,并可以基于该芯片进行自主创新。

RISC-V架构

RISC-V项目2010年始于加州大学伯克利分校,但许多贡献者是该大学以外的志愿者和行业工作者。开源芯片架构,有人评论说RISC-V可能会是国产芯片逆袭的机会,因为基于开源,逆袭不好说。

  • 平头哥(中天微)

平头哥半导体公司是由阿里巴巴全资收购的杭州中天微和阿里达摩院合并而成,主要发力于32位高性能和低功耗嵌入式CPU的IC设计。

05 总结

最后总结国产CPU,见图2。
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图2 国产CPU总结

备注:

1.以上内容为个人学习整理,不代表任何厂商立场,如对以上内容准确性存在疑问请联系tankdba@outlook.com。

2.封面图片来自摄图网。

参考资料

芯片和CPU有什么不同?解析CPU制造全过程

http://www.elecfans.com/baike/zhujipeijian/cpu/20171214603472_a.html

60年前,世界上第一块集成电路(芯片)诞生

https://www.sohu.com/a/317393510_136745

详解六大国产CPU处理器

https://blog.csdn.net/weixin_38889300/article/details/106821848
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